L'observatoire Vera-C.-Rubin (), anciennement nommé (LSST, en français « Grand Télescope d’étude synoptique »)« Le Chili siège de l’astronomie mondiale », Le Petit Journal, 20 avril 2010.Le terme grec () a le sens de « vue d'ensemble »., est un observatoire astronomique américain de grande taille situé à une centaine de kilomètres de La Serena, au nord du Chili. Son télescope, le Simonyi Survey Telescope, est un télescope optique caractérisé par un champ d'observation très large ( de diamètre apparent, soit la surface apparente de la Lune, qui a un diamètre apparent de 0,5 degré). Les caractéristiques de ce télescope de relevé astronomique lui permettent de photographier l'ensemble du ciel austral () en un peu plus de trois jours, avec une sensibilité lui permettant de fournir des images d'objets dont la magnitude apparente est inférieure ou égale à 24. Sa résolution spatiale est de . Le mode d'observation est optimisé pour détecter les phénomènes transitoires (variation de luminosité ou changement de position). Au cours des d'observation programmées, l'observatoire doit photographier l'ensemble du ciel austral, ce qui permettra, en fusionnant les différentes images, d'atteindre une magnitude apparente de 27.

Les installations de l'observatoire à proximité du sommet du Cerro Pachón (altitude de ) au Chili hébergent un télescope de type Paul-Baker, qui présente la particularité d'utiliser trois miroirs courbés asphériques permettant la réduction des trois types d'aberration optique. Son miroir primaire a un diamètre de et le miroir secondaire un diamètre de . L'unique instrument installé à son foyer est une caméra dotée d'un capteur de de pixels sensible à une plage de longueurs d'onde allant du proche ultraviolet au proche infrarouge, passant donc par le visible ().

Ce télescope de relevé, bien qu'identifié comme objectif prioritaire par les rapports académiques américains, a eu des difficultés pour trouver son financement. Le projet a été lancé en 2003 à l'initiative de l'université de l'Arizona, la fabrication du miroir primaire a débuté en 2008, mais la construction sur le site n'a débuté qu'en . Les premiers réglages avec une caméra d'ingénierie ont commencé le , un « premier photon » technique a été obtenu le , et les premières images publiées le . La campagne d'observation du ciel austral, prévue pour durer 10 ans, a commencé le ..

L'observatoire a été nommé en hommage à l'astronome américaine Vera Rubin.

Historique

Historique des relevés astronomiques

vignette | L'amas de la Vierge photographié par l'observatoire Vera-C.-Rubin, l'une des premières photos. Les réflexions sur la réalisation d'un relevé astronomique, c'est-à-dire un recensement systématique des sources astronomiques dans de larges portions du ciel ont débuté dans les années 1930/1940. Pour y parvenir des recherches sur les détecteurs et les télescopes sont entreprises à cette époque au California Institute of Technology et dans les services de recherche de la société Kodak. Ils débouchent sur le Palomar Observatory Sky Survey (NGS–POSS), une campagne de relevés astronomiques du ciel de l'hémisphère nord utilisant des plaques argentiques qui est effectuée entre 1948 et 1957 en utilisant un télescope de l'observatoire Palomar. Le résultat est exploité au cours des décennies suivantes pour dresser des catalogues d'étoiles et autres objets célestes dont un grand nombre sont découverts grâce à ces observations.

C'est l'invention des capteurs numériques de type dispositif à transfert de charges (plus connu sous l'appellation CCD), plusieurs dizaines de milliers de fois plus petits que les grandes plaques argentiques utilisées jusque-là et caractérisés par un haut rendement quantique qui remet d'actualité les relevés astronomiques. Le développement du télescope Hubble au cours des décennies 1980 et 1990 aboutit à la mise au point des CCD permettant de répondre aux besoins scientifiques. Caractérisés par une sensibilité et une linéarité élevée ces capteurs permettent de nombreuses avancées dans le domaine de l'astronomie. Au début des années 1990 on installe au plan focal de certains instruments des mosaïques de CCD.. La , une caméra comprenant 4 CCD installée sur le télescope Víctor M. Blanco, est utilisée pour observer des supernovae et est à l'origine de la découverte en 1998 de l'accélération de l'expansion de l'Univers et d'une force répulsive qui est baptisée énergie noire.. Une mosaïque de CCD de même type est utilisée pour réaliser à compter de 2000 le programme Sloan Digital Sky Survey (SSDS) qui cartographie plus de deg² du ciel austral dans cinq bandes spectrales. De nombreux résultats sont obtenus à partir des informations collectées dans le SSDS car celles-ci combinent pour la première fois l'étendue d'un relevé et des données bien étalonnées.

Deux pistes d'amélioration des relevés astronomiques sont identifiées à cette époque : d'une part accroitre la profondeur du relevé, c'est-à-dire disposer de capteurs plus sensibles capables d'observer des objets plus lointains ou moins lumineux d'autre part disposer d'une résolution temporelle plus courte qui permettrait d'observer des phénomènes transitoires. Ce sont ces deux besoins qui président au développement du LSST..

Un projet astronomique américain prioritaire La conception du télescope LSST dérive du projet de télescope Dark Matter proposé en 2000 par Roger Angel, directeur du Richard F. Caris Mirror Lab de l'observatoire Steward de l'université de l'Arizona..

Le Rapport décennal sur l'astronomie et l'astrophysique pour le nouveau millénaire publié en 2001 et rédigé par les experts du Conseil National de la Recherche américain (émanation de l'Académie nationale des sciences), identifie au début de ce siècle deux projets de télescopes terrestres comme prioritaires : le Télescope de Trente Mètres et le LSST. Ce dernier grâce à la combinaison de sa grande ouverture (classe de ) et de son champ de vue étendu (3,5°) permettra de disposer en trois jours d'une image entière du ciel ( deg²) avec une sensibilité permettant de détecter des objets jusqu'à une magnitude apparente de 24. Un instrument pouvant réaliser une image d'objets caractérisés par une magnitude apparente de 23 (donc inférieure) permet d'observer le Soleil depuis la galaxie d'Andromède ou une galaxie de la taille de notre Voie lactée depuis une galaxie caractérisée par un décalage vers le rouge de 1. Les capacités du LSST doivent permettre de remplir des objectifs scientifiques importants portant sur l'ensemble des domaines de l'astronomie et de l'astrophysique en allant de l'étude du système solaire à la cosmologie. Le LSST doit en effet permettre de détecter des objets caractérisés par leur variabilité. : détecter et tracer objets dans la ceinture de Kuiper, partie du Système solaire largement inexplorée bien que fondamentale sur le plan scientifique ; localiser les objets géocroiseurs, d'un diamètre supérieur à , susceptibles de constituer une menace pour la Terre ; découvrir et surveiller de nombreux objets variables comme les supernovae, les galaxies actives et les étoiles produisant une microlentille gravitationnelle ; réaliser des images de l'espace profond sur plusieurs centaines de degrés carrés pour étudier la distribution de la matière noire autour des lentilles gravitationnelles faibles.

Lancement du projet Le projet est lancé début 2003 avec la mise sur pied de la société créée par quatre entités : Research Corporation, l'Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), l'université de l'Arizona et l'université de Washington. Le financement du projet repose sur un partenariat public-privé. À l'époque, l'inauguration du site est planifiée pour 2011..

Le coût du programme rend compliqué son financement par les agences fédérales. L'apport de 30 millions de dollars par Bill Gates et Charles Simonyi en 2007 pour la construction du miroir principal va donner du crédit au projet, qui est désigné comme prioritaire par l'enquête décennale en 2010..

Organisation L'observatoire Vera C. Rubin est un projet international dans lequel les États-Unis jouent un rôle majeur. Le siège de l'organisation se trouve à Tucson (Arizona). Le projet, qui est un partenariat public-privé, est porté par l'AURA consortium américain composé d'universités et d'institutions à but non lucratif dont le rôle est la gestion ou l'administration de certains observatoires astronomiques de classe mondiale. Les principaux financeurs sont d'une part la National Science Foundation ( US$), qui dirige le projet et est chargé du financement du télescope, des aménagements du site et du traitement des données et d'autre part le département de l'Énergie qui finance à hauteur de US$ la construction de la caméra... Des particuliers ont également contribué au financement comme Charles Simonyi et Bill Gates qui ont à eux deux versé US$.. La réalisation de l'observatoire fait intervenir plusieurs acteurs. : le NOIRLab (qui a succédé au National Optical Astronomy Observatory (NOAO) en 2019) est chargé de la réalisation du télescope et de la construction des bâtiments sur le site et est financé par le NSF. Cette institution nationale américaine, qui a la charge des principaux instruments américains dans le domaine optique qu'ils soient situés dans l'hémisphère nord comme dans l'hémisphère sud, a son siège à Tucson en Arizona ; la caméra est construite par le Centre de l'accélérateur linéaire de Stanford (SLAC) laboratoire de physique dépendant du département de l'Énergie des États-Unis ; la construction du centre de calcul est prise en charge par le National Center for Supercomputing Applications hébergé à Urbana (Illinois) dans l'Illinois sur le campus de l'Université de l'Illinois ; de nombreux autres pays ont une participation minoritaire : Afrique du Sud, Allemagne, Australie, Brésil, Canada, Chine, Corée du Sud, Croatie, France, Hongrie, Inde, Nouvelle-Zélande, Royaume-Uni, Serbie, Suisse et Taïwan. Parmi ces derniers les deux plus gros contributeurs sont la France, via l’Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) du CNRS, et le Chili. Le centre de calcul de l'IN2P3 (CC-IN2P3) participe au traitement et au stockage des données produites. ; la France a apporté une forte contribution à la caméra de Vera Rubin, puisque le changeur de filtres de la caméra a été conçu, et fabriqué en France par trois laboratoires de l'IN2P3 CNRS, et que le CNRS va assurer la maintenance de ce système pendant les dix ans d'observation du télescope.

Site Le choix du site destiné à accueillir l'observatoire est effectué en . Quatre sites sont étudiés au Mexique (dans la Sierra de San Pedro Mártir en Basse Californie), au Chili et dans les Îles Canaries au cours d'une campagne de prospection qui dure deux ans. Le sommet du Cerro Pachón (altitude de mètres) situé dans le nord du Chili est finalement recommandé par le comité de sélection international et ce choix est retenu par les responsables du projet.. Les critères déterminants ont été le nombre de nuits claires par an, les conditions météorologiques et la présence d'une infrastructure permettant la construction du télescope. Sur ce terrain détenu par l'AURA (Association of Universities for Research in Astronomy), se trouvent déjà deux autres instruments : l'observatoire Gemini sud et le télescope SOAR. Le télescope sera télécommandé depuis une base située à La Serena, une ville chilienne située au bord de l'Océan Pacifique à une centaine de kilomètres par la route. La région semi-désertique est caractérisée par une humidité très faible et une absence de nébulosité qui réduit les perturbations atmosphériques et permet de bénéficier d'une forte proportions de nuits d'observation. Aussi trouve-t-on dans cette région une concentration exceptionnelle de télescopes de grande taille..

Déroulement des travaux vignette|upright=1.5|Avancement des travaux au sommet du Cerro Pachon en mai 2017.